stoom

~------- ---tt- --t /;.;.. i

~I : . I

. !~~ .. ~: .. ~~ ~r?tr:-Jil~ propeen I f L;t zuur~of .. -c:;::-

~--- y

"I b.~_:;:.-

I I f~-~---

~ "'-

?=~~ ~

,

\ \

, .~l : ~. ~llt-;

I ~, -'.-- stccm ! I -r.--1!l /( I---~----Na-ü-H +-tl ---+8--f~=--= --

r U· r '._ .. -rb----: fi--J.

~i I .

. -

i )

! _ .I-&-.J

- • L tz--

stoom~

~_.­~-f:/ .~

_J I f ,

I i I I I I

! I , I

I ,

IL.........J .Y 1 .

LJ~ "1~

fosforzuur

water

./

--

\ I

\ \

o

\

PRODUCTIE VAN ACRYLONITRIL VIA

--- AMI10XIDATIE VAN PROPEEN. -------------------------------------

MAART' 1962.

W.KLOPPENBURG DELFT

---- ~--'--.. -_ .. _--_ ...... _ .. _---------_._--_ .. -.. _ ......... _ .. ,

,··t· ... "Y -- • r J.. ~L ... ·. \..:_

.suer

..

o

o

.. •

'"

0

o 0,

1.

2.

3.

4.

5.

6.

6a •

7.

8.

9.

Inhoud'

'Historie 1.

Mogelijke productieprocessen 2.

Keuze van het proces 6.

Plaats en grootte van het bedrijf' 8.

Chemische-aspecten van het proces 8.

Beschrijving van het proces 12a •

Stof-en warmtestromen 16.

Apperatuur 19.

Fysisc'he constanten 22~

Li tt:eratuur 23~

.s

,­ft ,J 1.

oho;!::::; .'

.. , . ,.

, . ~ ,

o

o o

o

o

1

PRODUCTIE VAN ACRYLONITRIL VIA AMMOXIDATIE VAN PROPEEN.

1. Historie.

Acrylonitril werd voor het eerst in 1894 door Monreau bereid. Hiertoe leidde hij cyaan\idrine over fosforpentoxide (1). Aanvankelijk was het weinig interessant, totdat in 1927 in Duitsland de eigenschap ontdekt werd tot het vormen van copolymeren van acrylonitril. In 1930 w.as één van de belang­rijkste resultaten hiervan de bereiding van een synthetische rubber, BuN!a-N.

Dit is een c'opol~eer van butadieen en acrylo/:ni tril en heeft· zeer goede elastische. e;igenschappen.

Ook in de V.S. wordt deze rubber sinds 1940 bereid. De grote vraag naar deze rubber, vooral ten tijde van de tweede wereldoorlog, maakte, dat de productie van a.cryloni tril in 1944 steeg tot ongeveer 8.000 ton per jaar (3).

Na de oorlog, in 1946, bereikte de productie een mini­mum van 3000 ton per jaar, we'gens' geringe toepassingsmoge­lijkliede.'n. Dientengevolg,e zakte de prijs ook aanzienlijk (zie J3'jjlage I). In de jaren 1948-'49 ontdekte men nieuwe toepas­singsmogelijkheden. Bij het bereiden van kunstve!zels' zoals: arlon, creslan en dynel wordt acrylonitril als grondstof ge­bruikt. Tevens wordt acrylonitril gebruikt bij het veredelen van textiel (12:).

Als gevolg hiervan steeg de productie van acrylonitril sinds: 1952 snel. Eveneens ontwikkeld!e de kunstharsenindus­trie zich snel. Rierbij bleek, dat eveneens copolymeren van acryloni tril met h. v. styreen e:n vinylchloride, waardevolle plas~tics opleverden. Speciaal de goede bestendigheid t.egen warmte hleek een groot, voordeel. Tegenwoordig wordt het even­

eens als insecticide gebruikt;. Hoewel vroege:r hijna al het acrylonitril werd gebruikt voor de synthetische rubber-fabri­cage is de verdeling in 1960 ongeveer als volg,t: (10)

1960 1958 kunstv-ezels 70 10 70 10 rubber 17 10 15,5 % plastics 7 10 5,5 % b~z.toepass. : 6 % 9,0 %

In 1960 "bedroeg de productie van aJe:ryloni tril in de V.S.: 100.000 ton (10).

o

o

2

Hiervan was slechts voor 83.000 ton een afzetgebied, zodat met, een grote over-capac:i tei t werd gewerkt.

Echter in September 1961 is besloten om de prijs van acryloni tril ongeveer 37 % te doen dalen (12) om tot: een commerciëel verantwoorde productie van g,eïmpregnee!rde ka­

toen te komen. Als gevolg hiervan is een grote uitbreiding van bet

a~zetgebied ontstaan, zodat men een verbruik verwacht in de naaste toekomst (1965) in. de' V.S. van ongeveecr220.000

'1

ton acrylonitril per jaar (12). Echter de nu aanmerkelijk la:gere verkoopsprijs van het.

ac-rylonitril nopen de ondernemers om naar goedkopere herei­d ingswij z,en. en grondstoJfen uit te zien.

In Europa zijn d.e grootste producenten van. aJ.crylorlli­

tril (10): Bayer, Hüls en Knapsack-Griesheim in Duitsland, I.C.I. in Engeland.

2. Mogelijke. productieprocessen.

In dit hoofdstuk z:al op niet al te diepgaande wijze in­gegaan worden op de mogelijke technische be'reidingswijzen van

acrylonitril.

2.1. De àehydratatie van cyaanhyarine.

Etheen cyaanhydrine kookt bij 227-2280 C en ontleedt uit

zichzelf in acrylonitril en water. Door deze rea.ctie kata­lytisch te versnellen. kan men deze bereidingswijz:e tot een technisch proces omzetten.

)

Zich Deze Feact,ie kan zowel in. de gas- als in de vloeis't;of-

fase afspelen.

2. 1 . 1. Dehydrat,at,ie in de gasfas'e.

Rij atmosferische of lagere druk wordt ltu.et etheencyaan­

hydrine over een vast katalysatorbed geleid bij een tempera­tuur van 350-400°0. De katalysator bestaat uit A1203. Ret

o I

o

..

3

rendement bedraagt, dan 60 % (2). Vaak wordt ook gewerkt bij

veel lagere drukken om het h~drJn~ps~le wijze te wer.dam­pen, zodat minder ontleding?optreedt en de katalysator daar-

~.

'door minder snel vervuilt. Op deze wijze worden rendementen

tot go % bereikt.

2.1 .2. Ife.t cyaanhydrine wordt met. de katalysator gemengd en

tot koken verhit. Het ontstane acrylonit.ril en water worden

clan af·gedestilleerd. Geschikte katalysat'oren z.ijn: Tin- ver­

tind ijzervjjls'el, kiezelzuurgel , s\t.anni-oxide, lSli81,-bisulfaat, .fiH4-fosfaat.

Als verdunningsmidde:l gebruikt men waak een hoog-koken­

de petroleum-fractie zoals d:!:...phenylethe'r, naphtaleen of ook

wel stoffen die schuimvorming tegengaan, zoals hoog.:..kokende IÎlon.o- e,n. poly-esters~ en poly-alcoholen..

Het ontwijkende acrylonitril/wa~er mengsel wordt in

twee lagen gescheideri. De bovenste laag, hoofdzakelijk be­

vattende a.cryloni tril, wordt afgescheiden.' Hiierui t wordt het acrylonit~il door destillat,ie afgescheiden.

2.2. Additie van cyaan-waterstof aan acetyleen.

Ook deze, tot op heden meest gangbare, bereidings;~ze

kan. zich afspelen zowel in de gas- als in de vloeistoffase.

2.2.1. Additie van cyaan-waterstof aan acetyleen in de

gasfBs:e.

Gelijke volumina hlauwzuur en. acetylee'n worden gemengd

en bij een temp. van 400-5000 C over een. geschikte katailysator

geleid. De,ze kat. bestaat meestal uit: Ba( eN) 2 of' I\\a.. eN op actieve kool. Het rendement is echter laag: 10 % (17) en

kan. verbeterd' worden, door de, reactie gassen te verdunnen met

s:t.oom of andere gasse-n.

2.2.2'. Additie van cyaan-waterstof aan acetyleen in de:

vloeistoffase.

Door een waterige katalysator-:oploss-ing, bevattende

26 % C0;2C12 (berekend op Cu.) en de aequivalerrte hoeveelheid

NH4CI, welke met Hel op PH = 1 wordt gebracht, wordt bij een

o

o

4

temperatuur van 800 C acetyleen en HCN geleid in een mol­

verhouding 10 : 1. Boven uit de reactor ontwijkt een mengsel v:an. a.crylo­

rui tril, ace:tyleeru, HeN, en bijproducte:n. De gassen. worden

g,e,,,ass:en met water e,n het niet opgeloste a.cetyleen gaat--we~r terug naar de reactor. Bret rendement bedraagt. ongeveer 80 %.

2.3. Verbranding; van lactonitril. '.

Lactoni tril (oe -hyd:roxy-ni t.ril) is is omeer met,' etheen-.'

cyaanhydrirue' (~-hydroxy""'nitril). H!:et, is echter zeer insta-

bie:l; en ontleedt iru t.egenstelling tot etheencyaanhydrine in

acee:taldehyde en blauwzuur:

E H C LC-OH

I CN

Deze reactie kan men voorkomen. door het lactomtril te

veres'teren met een organis'ch zuur, b.v. azijnzuur, dat vluch­

tig, is bij de pyrolyse tempe:ratuur. Deze ester is vee:l sta­

hru.eler. Deze azijnzure escter van lactonit,ril, bere:id uit lac­

toni tril en azijnzuuranhydride, valt nu bij 5500 C uiteen. in

azijnzuur en acrylonitril:

H3; /H hO Ei:3 H\3,&0 E2 H C -'- C - ° - C'- C ~ C -' -c!:....OH. + C C··;...cN

dN Deze bereidingswijz,e kost echter zeer vee:l azijnzuuran­

hydride , hetgee,n ee:oIlLomisc·h niet verantwoord. is:.

Daar gebleken is:, dat -OH' ionen versnellend werken op

de ontleding van lactonitril in aceetaldehyde en blauwzuur

(18), vormt men a.crylonitril in zuur milieu. Men heei't ge­tracht dit met fosforzuur te doen, zodanig, dat geen melk­

zuur en (NH4-)2 Hl PO'f on.tstaan.

Hiertoe verstuift men in een oven onder' hoog vacuum

een mengsel van lactonitril en fosforzuur. In een fractie van een jsec. wordt het mengsel tot 6000 c verhit, waarna. het

mengsel door inspuiten van water zeer snel wordt afgeschrikt.

Ket; rendement kan op deze wijze opgevoerd worden tot 70 %.

o·

o

5

2.4.1. Oxidatie van allylamine.

Een mengsel van allylamine, stoom en lucht wordt bij

4500 - 600 0 0 over een vast, katalysatorbed geleid, . .waarbij

acrylonitril ontstaat met een rendement v~ go %. Als katalysator wordt een zilverspiegel gebruikt <2.E-

1 ----. poreus siliciumcarbide.

- - -2.4.2. De ammoxydatie van acroleIne.

~ H ~ ~ H o = 0 - C - H + NiH3 + t 02: ~ C = 0 - ON + 2 H20

Aangezien allylamine bereid wordt uit acroleïne, heeft

men getracht via een directe syruthes'e acryloni tril uit acro­

leI:rue te bereiden .. Hiertoe worden de reactanten, eventueel verdund met inerte gassen, gescheiden, voorverwarmd en in de

reactor geleid (11).

Als katalysator gebruikt: men Mo-oxyde op een A1203. en

Si02 drager. De reactietemperatuur is 450 0 0.

2.4.3. De ammoxydatie van. propeen.

De laatste jare·n is men bezig een proces te onderzoeken

waarbij pro,peen in aanwezigheid van NH3 en 02. wordt omgezet in a.cryloni tril (4, 8, 9, 10).

Aanvankelijkwe:rd deze reactie in twee. s:tappen ui tge­

voerde De oxidatie van propeen tot aCToleïne (a.) en vervol­

gens oxidatie van acroleIne tot acrylonitril (b) (zie: 2.4.2).

ff2 H H3 H2 _H 9'0 . C. = C - 0 + 02 ) 0 = (J"- - 0 - H + H20 (a)

De opbrengst .van react,ie' (a) is go %. Als bijproducten ontstaan KeN en wat, e02. Deze reactie verloopt sne,l. De tweede reactie verloopt vrij lang,zaam.

Wanneer beide' reacties: gecombineerd worden tot de di­

recte synthes:e van propeen tot acrylonitril he draagt. het rendement slechts 50 % (9). Wanneer echter het niet-omgezet­

t.e propeen, 02 en NH 3j wordt gerecirculeerd, mag men een ren-

dement van 85 % aannemen. Als katalysator gebruikt men zou­

ten van fosfomolybdeenzuur en molybdeenzuur. De reactie

o

o

6

wordt uitgevoerd hij een temperatuur die beneden. 5000 C ligt

(10) en onder atmosferische druk. De reactie kan zowel met lucht als met zuurstof worden uitgevoerd.

}. Keuze van het proces.

In de loop der jaren hebben zich van de genoemde berei­dingswijzen slechts twee processen kunnen handhaven. Acrylo­nitril werd tot 1950 slechts bereid door dehydratatie van

etheehc:yaanhydrine in de vloeistoffase en de additie: van ace·

tyleen en blauwzuur ook in de vloeistoffas:e. In 195,0 werd 80 ~ van het acryloni tril bereid uit acet,yleen en 20 ~ uit etheencyaanhydrine (18). Dit zou men niet verwachten daar

1 ~ de prijs van acetyleen aanzienlijk hoger ligt dan die van -_ ... -etheen, de grondstof voor etheencyaanhYdrine. Echter het ren· dement van het acetyleen-proces is 80 % en dat van het etheen-proces slechts' 52 %. Bovendien geeft, de acet.yleen­

methode h.et grote voordeel van een directe syn.these, terwijl

etheencyaanhydrine via etheenoxyde bereid wordt. Vooral echter de economische fac:toren zullen de keuze

van het: proces bepalen.

Bovengenoemde redenen en vooral ook het feit, dat het

acetyleen-proces zich meer leent: voor een continu proces hebben ertoe geleid, dat men tot op heden in hoofdzaak fa­brieken heeft gebouwd op basis~ van acetyleen.

Het nadeel van het acetyleen-proces is de dure grond­stof. Bovendien is het wenselijk om lelf het acetyleen te be­reiden~ daar de vervoerskosten hoog zijn.

Aangezien ook blauwzuur vanwege zijn grote giftigheid ter plaatse bereid dient, t;e worden, brengt het gehele acety­

leen-proces grote investeringen met zich mede. In de toekomst echter ziet het er naar uit, dat ook het

acetyleen-proces zijn tijd: heeft, gehad. Er zijn twee mogelijk economisch gunstiger wegen om acry­

loni tril te bereiden. Eén via. de bowen reeds: genoemde ammo­xidatie van propeen. Een tweede volgens de pyrolyse van lac­toni tril. Lac:toni tril wordt bereidt uit aceetaldehyde en 'blauwzuur. Vroeger werd! bijna. al het a.ceetaldehyde uit het dure acetyleen bereid, te.rw:ijl men nu. een nieuw 2leer s;elec-

/

tief proces: heeft gevonden waarbij aceetaldehyde uit etheen

o

o·

7

en 02 bereidt wordt (19) • Dit betekent een aanz,ienlijke kos­tenbesparing daar het aceetaldehyde nu uit het veel goedko­

pere etheen bereid kan worden. Echter d:eze gegevens Olateren

uit 1961, z:odat het nog wel enige jaren zal duren voordat

hierover een defini tie:f ui tslu±ts:e,l kan worden gegeven. De bereiding van a.crylonitril uit propeen heeft het

"proeffabriek"-s:tadium juist achter de rug. Reeds lang was . men bezig met het ammoxyde'ren van olefînen. Het grote pro­

bleem was dlat men de oxidatie niet goed in de hand kan hou­

den, zodat slechts zeer lage rendementen bereikt werden we­

gens te grote hoeveelheden bijproducten. EIe~probleem hee:ft

men thans opgelost door aan het reaci;,iemengs:el een grote

hoeveelheid stoom of verdunningsmiddelen toe te voegen. Hierdoor is de graad van oxydatie veel beter te regelen.

Het grote voordeel van dit proces; t.o.v. alle andere

processen, is het f'ei t, dat het een directe synthes:e is, die

van, zeer goedkope grondstoffen uitgaat en waarbij bovendien

waardevolle bijproducten als HCN e'n acetonitril onts,t81an. Het

propee:ngas is onmiddel:ijk t,e betrekken van iedere raffiruade­

r:ij en de zuurstof' of lucht schept ook geen probleem. De

vraag of' men zuivere zuurstof of lucht; moet gebruiken is een economisch probleem en wordt voor een groot deel bepaald

door de zuurst o fpr:ij s; en de extra investeringen. die het ge­

bruik van. lucht me:t zich meebrengen.

Sin.ds: 1960 heeft een dochteronderneming van de Stan­dard Oil Cy of Ohio, de Chem. Sohio Cy een product,ie-eenheid

in de V.S., die 20.000 ton per jaar produceert.

Naar m:ijn idee: zal in de' toekoms:t de str:ijd gaan tussen

het bestaande acetyleen-proces, de mogelijk meer economische pyro~yse van lactonitril en de ammoxidatie van. propeen.

Mede gezien het feit, dat in sept.1961 (12) ten bate

van een betere concurrentiemogelijkheid van katoe:n (zie In­leiding), de acryloni tril-prijs, tot 13 $ (37 %) is gedaald,

en men dus naar z,o goedkoop mogel:ijke grondstoffen en fa­

briekseenheden moet uitzien, is hei;; proces op basis van pro­peen gekozen, waar'bij zuivere 02: wordt gebruikt, daar dit· aanzienlijke besparingen in de investeringen geeft.

o

o

4. "Plaats en grootte van bedrijf.

Zoals bij d.e keuz:e van het proces reeds is gezegd,

wordt gebruik ge,maakt van zuivere zuurstof.

Aangez;ien zuurstof met de grootst mogelijke voorz,ichtig­

heià behandeld moet worden is het raadzaam om de zuurstof

over niet al te grote afstand te vervoeren. Van de vele zuurstofproducent.en z:ijn de Staatsm:ijnen/

Mekog wel de grootste. Bovendien maken deze ook NH3 in het

stikstofbindingsbedrijf.

Het bedrijf van die: Mekog geniet hierhij de voorkeur,

daar dit gelegen is: in IJmuiden, dat zeer goede vervoersmo­gelijkheden biedt. Ket propeen zal van een olieFafffinade.rij

betrokken dienen te worden.

Als ves.tigingsplaats' wordt IJmuiden gekozen.

De grootte van de productie-eenheden variëert van 1000-

60.000 ton/jo In de: V.S. produceert de $011\0 ch'h.Qo volgens: het

propeen-proces' 20.000 tonij. (12). Voor ~ederlan.d ')is dat

veel te hoog. Een productie-eenheid van 6.000 t·on/j. lijkt

alleszins gerechtvaardigd.

5. Chemische aspecten van het proce,s'.

Het mechanisme van de ammoxidatie van propeen is onder­

zocht. in het laboratorium van Dist,illers Company Ltd. (Epsom,

Surrey, England ). Echter uitgebreide s:tudies' over het: mecha,­

nisme e:n de kinetica van de oxidatie: van propee.n met zuur­

stof ontbreken, zodat slechts een summier kwalitatief over­

zicht kan worden gegeven.

De belangrijks:te bruto reactie, waarbij propeen wordt om­

ge zet in. acryloni tril, . is':

ff2 H H3 H2: H C = 0 - C + :mI} + 1i 02 ~ C = C - OH + 3 H20 + 12~1, 38

kC811/mol. Deze reactie is opgebouwd uit drie dee:l reacties:

(a) De oxidatie van propeen tot acrole,ine:

H'2 H H3 H2 H: -1'0 C = C . - C + 02 ~ C = C - 0 - H + H20

(b) Omzetting van acroleine tot allylimine:

H2 H ~O H2 u H' C = C - C~ - EI + NiEI3 ~ cr = Col.!!. - cr '= NE + H2.0

o

o

/1)1../

bWu. ./

9

(c)· Oxidat.ie van allylimine tot; a:.cry~oni tril:

cH2 OH_ OH=NH: + t 02 :> OH2 OFE_ ON + H20

c.. ,'1J1iI"

(), 1l1A~, \vi t 1° ok lJ langzaam.

Irvl ~? ,. , ~,t.v.tt ' ~ t,.*" ~- Echter, zelfs onder de· meest gu:r.nst,ige condities s:t.opt

Reactie (a.) is zeer snel, reactie (b) en (c) betrekke-

{?'l,. .. j~i /' de reactie niet lbdj acryloni tril, maar gaat verder. Ook is ~(.!YV

er de mogeljjkheid, dat het gevormde acrolelne niet geheel

wordt omgezet. Daar zoals reeds: vermeld., gegevens onthreken over reac­

tie-mechanismen en slechts summiere gegevens bekend z:ijn over.' de samenstelling van het. reactieproduct , zal getracht

worden om enige bjj-racties te voorspellen. Bekend is, dat het, reactiemengsel , afhankel:ijk van de

reactie-omstandigheden, de volgende componenten bevat: ' tE3 '

.A.cryloni tril, propeen, 02' NiH3 , 0°2 , HON, 0 - ON + aceet;-

aldehyde, acrolelne.

Een. mogel:ijkheid zou z;:ijn, dat het niet-omgezette acro­

lelTIe door ,°2 geoxideerd wordt tot 002 en aceetaldehyde.

R2 H' ".0 H3 /.0 o =0 : -O;'-H + 02 ~ 002 + C '- O/-H

Een mogel:ijke verklaring voor het ontstaan van aceto­

nitril is de volgende: Eet ontstane 8J.ceetaldehyde wordt ge­oxidee:rd tot az:ijnzuur het:geen met NH3 aceetamide geeft. In het alkalische milieu kan dit aceetamide via'de en.ol-vorm onder afsplit~ing van water overgaan in het corresponderen­

de nitril:

CIl:3_C9~H °2> cI1I3_c"~ OH~. CHl C~~NiH2 "'=.,. [cIf3_ c/OH NI! ]

E t d l OOk kl ° l-H20 en wee e moge lJ ever arlng H

voor het ontstaan. van a.cetonitril is, C 3~ 0 == N dat het, a.cryloni tril kapot geoxideerd wordt tot 002 en acetonitril.

H2 H o =0 - ON + 02 H3

--~) 002 + C - 0 = N .

Beide reacties kunnen naar mjjn idee redeljjkerwjjs voor­komen.

o

o

10

Als zuurs'tofbron. kan zowel lucht. als zuivere zuurstof worden gebruikt.

De verhouding 02/propeen.

De molverhouding 02/propeen in de voeding moet liggen tuss',en 0,5 en 3. Bij minder zuurstof ontstaat hoofdzakelijk acrolê:l.ne en bij mee!r zuurstof worden te veel oxydatieproduc­ten van propeen gevormd.

De aanwezigheid van laag molec. verzadi'gde koolwater­stoffen heeft geen invloed op de reactie en dienen slechts

als verdunningsmiddelen evenals N2 en C02.

De verhouding NH3/propeen.

" ~ De molverhouding, NH3/propeen kan men. kiezen tussen: t') '0 en 5'• Er is in feite geen hovengrens', maar een over-

~ lk~1 schrijding van 5 geeft m~eilij~eden met het terugwinnen van r~~ het niet-omgezette NiH:31 ·

Bij NH'3!propeen-verhoudingen, lag~r dan. 1 ontstaÇJ.n aan­merkelijke hoeveelheden oxidatieproducten van propeen.:;' Tussen --- -~-_.-

de verhoudingen 0,15 en 0,75 in worden aanzienJ.jj.ke hoeveel­heden acrolelne en acrylonitril geproduceerd. Bij verhoudin­gen hoger dan 0,75 bevindt zich vrijwel geen acroleine meer in het reac:tiegas.

De verhouding H20/propeen.

Een zeer opmerkelijk feit bij de reactie is, dat de aan­

wezigheid van water in. het, voedingsmengsel de selectiviteit van de reactie en de opbrengst aan'acrylonitril aanzienlijk verhoogt. Een ophrengs:t-verhoging van een paar .honderd pro­

cent verkreeg men in vergelijking tot, proeven waarbij geen water aanwez:ig was.

In. het algemeen kan men molverhoudingen kiezen tussen 0,25 en 10. Een mogelijke verklaring voor de werking van wa,-

L ~~ter is:, dat t.g.v. zijn polariteit, een gunstige invloed "L~, . \..? F~~v;, \ wordt ui-tgeoefend op de d'esorptie van@ reactanten' van het

~~:j ~7! katalysator-oppervlak. 'r.J IJ Een andere verklarilillg is;, dat het water de zuurgraad

van het katalysator-oppervlak gunstig heinvloedt.

..

o

o

11

De reactie. wordt uitgevoerd bij een temperatuur, lig-o . 0

gende tussen de: 425·· - 500 C en een druk die atmosferisch of

hooguit 2 à 3 atm. bedraagt. De reactfè' kan: ui~-ege:Weerd worden in een vas:t- en ge­

flû.idiseerd bed reactor. Gezien de hoge reactiewarmte bere­

kend voJLgens (14 ) wordt gewerkt in een g,efluidisee~rd bed.

\

R'ovens'taanre overwegende, ~ de resul tarten uit proefne-mingen (9) in aanmerk±ng nemen~ wordt gewerkt met zuivere

0;2: ~ en met ~ stoom als. verdunningsmiddel.

De samenstelling, van 'het voedingsmengs'el is nu als

volgt gekoz,en, per mol propeen: 1;3 mol 02. 1 mol NH y 4 mol H:20

Hierbij is rekening gehouden met, de e.xplos'iegrenzen van

ee:!lL propeen/02. mengs.el. Tussen 9,3 vol % en 38,4 ~ vol % propeen is dit mengse,l explosief. Ret voedingsmengsel bevat

43 vol % propeen.

Als reactietemperatuur is 4500 C gekozen bij een contact­tijd van 7 s'ec. Dit is de tijd, dat een volume gas: in contact

is met, een even groot volume katalysat.or onder reac:tie-om­

standigheden. Onder bovenstaande reactie-omstandigheden we:rd

een conversie van 50 mol % op C_bas'is aan acryloni~ril be­reikt.

Aannemende, dat in totaal een rendement van ong.

gew.% wordt bereikt, kan men de samenstelling van het

tieprod~ereke~u.-.

/:Ó~ze blijkt te zij~r mol ingaand propeen:

(propeen : 0,41 mol

\ ;:~Y10nitril: ~:~ :~\ ~ cR3

CN 0,04 mol -.DI

02 : 0,54 mol

NH3 : 0,43 mol

HCN' : 0, 03i mol C02 : 0,01 mol

pypr. : 0,01 mol

reac-

In het uitgaande mengsel is de verhouding propeen/02

ook 43 10, zodat explosiegevaar afwezig lijkt,. Een speciaal geschikte groep van katalysatoren voor

deze reactie bleken te zijn: Bi, Sn, en Sb-zouten van fosfo­

molyhdeenzuur en. molybdeenzuur. Speciaal een Bi-fosfomolyb­

daat bleek bij deze, reactie zeer goede, resultaten op te le­veren.

o

o

12

Dez.e katalysator kan gebruikt w<tîrden zowe~ in zuiver~

vorm a~s op een drager. I.v.m; de te .eisen sterkte en slij:t­vastheid in een gefluidiseerd. bed wordt de katalysator op een drager aangebracht. Silica leent zich hiervoor het best,

wegens zij:n grote sterkte~ He"t is echter' aan t.e bevelen, dat

niet meer dan 90. % (gew·.) 5"i02. aanwezig is Cg};

Het eppervl.ak van de katalysator is aan een bovengrens gebonden, die bij ongeveer 750 m2/gr ligtö Bij grote oppe·r­

vlakken wordt de kans aanmerkelijk vergroQ.t, dat ongewenste

oxidatieproducten van propeen ontstaan. Als deeltjesgrootte i.s. q20. mm aangenomen.

De kontakttijd hangt samen met. de verd~r.e omstandighe­

den. Hier geldt voor de korte of' te lange kontakttijd het­

zelfde als voor ;tie lage of' te hoge t.emperatuur. I.V.:m. het feit, dat de- tweede deelreact:te vrij lang­

zaam verloopt is de kontakttijd vrij lang. Een kontakttij.d

van 7.' sec. blijkt go.ed te voldoen.

De reactie temperatuur ligt bij' voorkeur tuss.en 4250 en. 5Qo.~C. Als reactietemperatuur wordt 450°C gekozen.

o

o

6. Beschrijvïn~ van het proces.

De reactie wordt uitgevoerd in een gef1uidiseerd bed

reactor bij 450oC.· Het is raadzaam de re ac t an.t. en voor te warmen. 'J.;'en eerste omdat dit dan niet in de reactor zelf

~ behoeft' te gebeuren en ten tweede omdat op deze wijze de

V \ I hoeveelheid CO2 in het reactiemengsel: wordt yerminder<i (11).

De' propeen!02Ió!'stroom (recycle + ver.s} wordt evenais de NH3-stroom,gescheiden,van 20P tot 12QoC met stoom (1400C) opge-warmd. Dit gebeurt om condensatiè van eve~e1. gevormd acro-

M~ '1', leme en NRa tot hoog kokende pr.oducten te vermijden (11).

r' .A .. \ De gewenste hoeveelheid stoom van l400C wor.dt nu aan de NH3-~ ~~ stroom toegevo.egd. Beide stromen worden nu gemengd en teza-

~--<i'~ ... ~~. men:in .een .voorwarme~ ge~eid waarin de temperatuur' v~ het ~ ~ mengsel. van lOOoC op' ,40GPC wordt gebracht. Men gebru:lkt

? hienoor rookgassen. }!et opwarmen tot 4S0oC: gebeurt iil de I

to...(

I~ reactor Zëlf'. Dit kan zonder bezwaar, door een gedeelte van de vr:îj:komende reactiewarmte hiervoor' te benutten.

De vrijkomende reactiewarmte in de reactor wordt afge-

voerd door een systeem van verticaal opgestelde koelbuizen waardoor water onder 3-,7 ata bij kookpunt (140oC) wordt ge­pompt .• pa buizen staan alI.e los van elkaar en zijn even lang

als. de hoogte van het gef'luidis.eerde bed. Boven en onder

monden d-e buizen uit in een af;" en aanvoerleiding. In de koelpijpen verdampt èen gedeelte van het water. Water en stoom worden gescheiden in een stoomdom, waarna het. water

weer wordt teruggevoerd in de koelbuizen 'Onderin de reac­tor. De ontwikkelde stoom kan elders :iD het proces ten nut­te worden gemaakt.

In het bovenste bredere gedee'lte van de reactor worden horizontale pijpen aang.ebracht waar ko,elwater door stroomt, dat wordt opgewarmd van 2.00 to.t l400 C. Dit water van 1..400 C gaat eveneens naar de stoomdom'; Op deze wijz.e wordt de reac­tor als een soort La Mont ket.el gebruikt, waarin z ieh even­

eens een voorwarm- en verdampingssectie bevindt. Dit is eco-nomischer.

Door de koeling boven in de reactor daalt de tempera-

tuur van het reactiegas tot 400.oC • BO-vendien is dez.e koeling

o

o

13

'\

wenselijk om te voorkomen, dat de reactie door eventueel nog

mee,gesleurde katalysator-deelt jes plaatselijk IJlog; verder zou

verlopen. De reactor is aan de top wat verbreed om de' gas­

snelheid te verlagen en zodoende Ëfe kans:, . dat: de katalysator­deeltjes meegesleurd worde:n te verklein.en.

De reactie-gassen passeren vervolgens een cycloon en

gaan nu door een warmtewisselaar (La Mon.t k~tel), waarin

eveneens stoom van ~400C .. wordt .geproducee~d. De gassen koe­len hierdoor af tot\1200a. Het: is wenselijk om niet lager te

koelen om dezelfde reden als bij.de gescheiden voorwarming

van de reactanten is vermeld, n.l. omdat bij, lagere tempera.­

tuur' hoogkokende con.densatieproducten ontstaan van NH 3 en

aC'rolelne (11). Vervolgens. worden de gassen door een filter

geleid om het. laatste gruis wat ook de cycloon nog is gepas­

seercl te werwijderen. Drie filters worden parallel gezet.

Twee' hiervan zijn. in gebruik, terwijl de derde wordt gereinigd.

Vervolgens worden de reactie:gassen in een a.bsorptie­

kolom geleid. Het is noodzakelijk (11), dat, tijdens of voor­

dat de gas s,en lager dan 1200 0 gekoèld worden, iedere bas:i­

sche component geneutraliseerd wordt. om verliezen in. acrylo­

nitril en aldehyde te vermijden (11). In alkalisch milieu

treedt zeer' gemakkelijk polymerisatie op. De PH" in de ahsor­

ber wordt dan ook op T gebracht door aan het water, d:at boven

in de toren geleid wordt, fosforzuur t.oe te voe:g,en. De ab­sorptie met water heef't· het woo'rdeel, dat het, goedkoop is.

Bovendien lost hij PH: = 7 het 002 ook :mog gemakkelijk in het

water op.

Boven uit de kolom ontwijkt. een propeen/02 mengsel, dat

'} direct eventueel met. een geringe spui, weer in de reactor - --' kan worden gevoerd.

Onderuit ontwijkt een 2 ~-oploss:ing van acryloni tril in water met een temperatuur van. 65 0C. Deze oplossing wordt in

de stripper met stoom gestript,. De voeding wordt in een

warmtewisselaar voorgewarmd tot" 800 0 met: behulp vam. he,t wa­

ter, dat de bodem van de stripper (100 0 0) verlaat,. Hierbij

koelt dit bodemwater af tot 85 0C .. Een gedeelte hiervan wordt

wederom gebruikt, hij ee:n extractieve destillatie. Vervolgens

wordt aan de voeding een aequivalente hoeveelheid loog toe­

gevoegd,tb\:. eeh rl-l~8 Het loog dient om het opgeloste NH3 te verwijderen ener-

o

0

14

z:ijds en om het opg~loste: CO2 te bin.den als C03". De t,op van

de: stripper wordt op 70°C gehouden. Het, ontw:ijkerrde gasmeng­

sel bevat NH3 en een mengsel van 5,0 gew.% acrylonitril en

50 %gew- H"20. Na condens:e:ren en koelen tot 20°C wordt he:t

NH3 afgescheiden en ook, met een eventuele s:pui, in. de: r'e­

actor t.eruggevoerd. He.t gekoelde acryloni tril/H20 meng.sel komt in een afscheider, waar de waterlaag, - Olie 7',3 gew.%

acryloni tril bev.a.t - van de acryloni trillaag, - die! .±. 3 gew.%

wate:r bevat - wordt gescheiden. De: waterlaag gaat t,erug

naar de stripper en ~e a.cryloni trillaag gaat naar de eerste. destillatie-Jtol.oIJ:!,. De bodemte:mperatuur van de stripper wordt met behulp van stoom op 1000 C'gehouden, zodat men er van

verzekerd is, dat zich vr:ijwel geen acrylonitril in het water

bevindt. Ret; grote probleem bij de zuivering van a.cryloni tril

door destillatie is de' polymerisatie, waardoor verstoppingen

optreden. Toch b'eschouwt men di t~ over het algemee:n als de "

beste methode. Wel wordt dan overal met gepakte kolommen ge­werkt, daar deze eenvoudiger te reinigen. zijn. De samenstel­

ling vàn het ruwe acrylonitril dat van de afscheider komt

heeft de volgende samenstelling:

gew.f; kpt.

aceetaldehyde 8.

HCN 2:,5 27°C.

acetonitril 5,0 81°C.

water 3,0 100°C.

acrylonitril 81,,5, 78°0.

De zuivering van het acrylonitril geschiedt in drie

gepakt.e kolommen. Alle kolommen werken onder atmosferische druk. In alle koelers~ en condensors: wordt water als koelmid­

del gebruikt. In de eerste kolom wordt het a.crylondtril g,e-..

scheiden van de lichte b:ijproducten als HCN e.n a.ceetaldehyde.

Deze c.omponenten ontwijken als topproduct , worden geconden­s:eerd en voor het grootste deel in de kolom teruggevoerd. De

topj)emperatuur is 25°~. De terugvloeiverhouding is ~1. ~...- ~

Uit het, destillaat kan. het HCN! als: waardevol b.l:ijproduct ge-

wonnen worden. De temperatuur van het bodemproduct is: 80°C.

o

o

15

Wet bes!taat uit acrylonitril, vermengd met wat water, acetoni tril en wat ondefimëerbare condensatieprodue:ten. In de tweede kolom word.t het acryloni t,ril gescheiden van aceto­nitril. Daar de kookpunten van deze twee s:leutelcompo:n.enten

slechts drie graden uiteen liggen., geschi.edt ale destillatie met een extractie~iddel (13). Als extractiemiddel gebruikt men een gedeelte van bLet water, dat uit de stripper komt ( (zie boven). Dit water bevat wat, Na-fosfaat, t.g.vo het fos­

forzuur en NaOH dat toegevoegd is. Dit zout heeft echter juist een gunstige inevloed op ~eze extractieve destillat,ie (13) •

Het extractiemiddel wordt ingebracht boven in. de kolom bij een temperatuur van 60 0 e. De hoeveelheid water is zodanig, , dat boven in de kolom ongeveer' 70 mol ~ water in vloeist,of­fase aanwezig is.

De temperatuur van het topproduct is 70 0 e. De samenstel­

/ling van de azeotroop die overkomt, is. 85 gew. % acryloni tril

(zuiverheid 99,95 %)(13) en 15 gew.% water. Eet topproduct wordt g.econdenseerd: en gekoeld tot; 20 0 0-, waarna het mengsel

/ zich in een afscheider weer in twee' lagen scheidt. De water­laag wordt weer teruggevoerd naar de voeding van de tweede kolom. Een gedeelte van d.e acryloni tril-laag wordt als re­fl ux ge bruikt. (R--:- 0" 4 ) . l~ II\...V r L.rt,,~- WL.

De temperatuur van het bOdemproduct is 900 e. Dit bodem-produc.t is een waterige oplossing van acetomtril in water. verontreinigd met wat ondefinië'erb'are bijproducten. Ui t dit mengsel kan door verdere zuivering het acetonitril worden vrijgemaakt. De uit de afscheider komende acrylonitril-laag gaat naar de laatste destillatie-kolom.

In deze kolom wordt al het water uit het acrylonitril verwijderd. Als topproduct wor-dt bij 70 0 0 afgevoerd een meng­

sel, bevattende 76 mol % acryloni tril en 24 mol % water. Dit mengsel wordt gecondenseerd en t,eruggevoerd. naar de voeding van de extractieve destillatie.

De bodemtemperatuur is 78 0 a. Als product wordt zuiver

acrylonitril gewonnen. De zuiverheid hiervan is: 99,97 op. De ~. reflux-verhouding is 15.

-e:::--

De te suppleren warmte voor de verschillende kolommen wordt toegevoerd met behulp van pijpverdampers, verwarmd met

stoom. Deze stoom wordt door he~proces zelf geleverd, voor­namelijk t.g.v. d.e hoge reactiewarmte.

o

o

16

St·of - en warmt e,s' t.r·o me n.

In onderstáande tabel zijn de st.ofstromen in k&{sec. opgegeven. De cijfers corresponderen met die in de tekening in biJTage 2.

Propeen

°2 llli3; stoom HCN

002

Acrylonitril Acetonitril B':ijproducten

H20

Propeen.

°2

NB!:3' Stoom HCN

1

0,376 0,364

0,149

2

0,159 0,150

0,064

0,629 0,865· - 0,007 0,004-

0,232

0,014 0,023

3

11 ,600

4

0,159 0,150

8 9 10 I 11

0,064

0,001 0,007

0,004

5

0,064

0,007 0,004 0,232

0,014-0,023

12

0,064. + •

0,001 0,004 0,253

0,014 0,023

7

0,990

0'°2 Acrylonitril 0,253 0,232

0,014 0,014 0,023' 0,0.23 0,297:' 0,008

0,021 (ruw)

ltcetonitril Bijproducten. ff20 13,45,7

HeN

Acrylo­nitril

Aceto­nitril

0,007

0,232

0,0~4

0,289

1Q 16 17 18

0,326 0,004

0,01.4

Eijprod. 0,02:1 0,002 0;021

H' ° 2 0,008 0,885 0,010 0,057 0,893

19 20 21;

0,232 0,330 0,094

0,014

0,021 0,07:'5 0,010

--

'\ o

o

LIl

17

Warmte s,trome::rn:

Voorwarmer NH}..1. Het NH3-gas' wordt hierin van 20°0 tot

120°0 opgewarmd. De warmtes:troom is:

33 ;5,· kW.

Voorwarmer propeen/02,-L De gas~oom wordt opgewarmd van 20°C tot 120°C. De warmtestroom is:

92, 5.,k1rf.

Voorwarmer van reae:tanten-mengs:e:l:

De reactanten worden met rookgassen voorverwarmd van

120°C tot 400°C. De warmtestroom bedraagt 809 kW.

Reactor:

De reactiewarmte is, berekend volgens de manier, aange­

geven door v.Krevelen en Chèrmin voor de bere:keniEJ.g van

thermodynamische potentialen.. De potent,iaal van iede,r der

groepen wordt weergegeven door: G = A + B.T. Berekent men

hieruit de potentiaal der verbinding, dan geeft de som der

A_termen de vormin.gswarmte daarva:rn aan. :De reactiewarmte be­

draagt: 121,38 kcal/mol. De in de reactor door de reactie opgewe:kte warmte is:

2640 kW. Het reactiemengs:el komt bij 400°C in de reactor. Om

dit mengsel tot de reactietemperatuur (450°C) op t.e warmen

is nodig,: 1:62,5 kW. Roven in de reactor worden de reactiegass:en weer ge"':

koeld tot 400°C. Hierbij komt 153,5 kW vrij.

In totaal dient dus in de rea.ctor te worden afgevoerd:

26,31 kW .

. Warmtewisselaar na reactor:

In deze warmtewisselaar worden de react,iegassen gekoeld

van .400° tot' 120°C. Met de vrijkomende warmte wordt in een

La Mont ketei s,toom geproduceerd van 140°C. De warmtes,troom

is: 785 kW.

Absorptiekolom:

De reactiegassen komen met 120°C in de absorptiekolom.

De warmtes;troom bedraagt 2383 kW • .Als gevolg hiervan heeft

de stroom die de absorptietoren verlaat een temper3tuur van , . 65 c.

o

I o

18

Warmtewisselaar voor st.ripper.

Met het water dat de bodem van de stripper verlaat

(100°C) wordt de voeding voorverwarmd. De temperatuur van het water zakt van 100° tot 850 e. De temperatuur van de voe­ding stijgt van 65 0 e tot 800 e. De warmtes:troom bedraagt 880 kW.

Stripper.

De warmte-inhoud van de voeding bedraagt: 3300 kW. De afgevoerde warmte in de condensor bedraagt,: 115,0 kW,

in de koeler (van' 70° tot 2:00 e) 195 kW en, in de "bodem vam

de stripper: 4500 kW. Het verschil tussen ingaande en uitgaande warmtestroom

is: 2545 kW. Dez.e wordt geleverd door 0, 990 kg/sec. stoom van 105°0,

die in de bodem van de stripper wordt geïnjecteerd.

Destillatie-kolom 1.

Afgevoerde warmte: Condensor: 70,5 kW. Topproduct uit condensor: 0,12 kW. Ketelproduct: 35,5 kW.

Dez.e hoeveelheid warmte, 106 kW, wordt geleverd door stoom via een pijpverdampe:r.

Destillatie-kolom 2.

Afgevoerde Warmte: eo~nsor: 437 kW. Koele:r: 66,5 k'V'l. -Ketelproduct: 267,5 kW.

"

Ingevoerde warmte: Extractie-vloeistof: 150 kW'".

Vo~~.~.~~g: 47',5 k"'. H"et verschil tussen de afgevoerde en ingevoerde wa:E'mte­

hoeveelheden, 575, kW, wordt geleverd door st:oom in een pijp­

verdamper.

Destillatie-kolom 3.

Af'gevoerde vlarmte: Condensor: 1140 kW. Gecondenseerd topproduct: 12 kW.

Ketelproduct: 28 kW.

o

o

19

Deze hoeveelheid, 1180 kV"'-, wordt geleverd <:Ioor s:t,oom ---:::--via:. een. p:ijpverdamper. -

Koeler extractie-vloeistof.

De extractie-vloeistof wordt gekoeld van 85 0 tot 65°C

met water. De warmtes:troom bedraagt: 75 kW.

1. De apparatuur.

De beide circulatiepompen (voor NH3 en propee;n/02) z:ijn

van het type Roots-hlowers, fabricaat, Aerzenes.

De voorwarmer voor NiH3,..:. Deze bestaat uit verticale buizen (50 25 rum) in 1 pass met 109 huiz;en.

Dê voorwarmer voor het propee:n/02-mengs;el. Deze bestaat even·

eenS' uit verticale buizen (JÓ 25 mm) in 1 pass met 200

buizen.

De voorwarmer van het reac.t,ie-mengsel .. Deze is uitgevoerd als een normale warmtewisselaar met 1 pass en 450 bui­

zen (JÓ 25 mm).

Reactor.

Om een contactt:ijd van ongeveer 7 s.ec te verkr:ijgen heeft

het katalysator-bed in gefluidis'eerde toestanel een hoog,te

van 3,4 m. De porositeit van het bed in rusttoes,tand is on­geveer 0,4 en in gefluidis:eerde toestand ,0,69.· Als fluidi­

satiesnelheid werd een €Ch~ik~snelh§..id g~2::en die ligt

tussen de Stokes;' e-vals'nelheid van het katalysatordeeltje

(elp = 0,2, mm) en de min. fluidisat:ie-sn~lheidL. V = 0,7

m/sec. ). De hoogte van het, katalysatorbed in rustt,oestand be-

draagt 1,7 m, zodat 16,0 m3 katalysator nodig is.

De koelbuizen s:taan over de hoogte van het beel verti­caal in een cirkel op een afstand van 25 cm van de wand. Ze monden allen uit, in een cirkelvormige verz'amelleiding.

Ket aantal pijpen (% 38 mm) bedraagt 94. De lengte er

van. is 3,5 m. Door de pijpen wordt water onder een druk van 3,7 ata

~ bij kooktemperatuur (1400 C) gepompt..... Het ontstane water-stoom

\ mengsel gaat naar een s'toomdom, van waaruit het water weer teruggaat en de stoom elders in het proces ten nutte ge-maakt wordt.

o

o

?

20

Het bovenste gedeelte van de reactor is 1 m breder om

de gassnelheid te verlagen. In dit gedeelte worden de' reac-. -. tfuegassen van 450°C tot, 400°C gekoeld. Hiervoor gebruikt

men. 20 secties: parallel ieder bevattende 4 s;tukken pijp (~

25 mm). Iedere sectie mond uit op een verzamelleiding,. Als

koelmiddel gebruikt men water eveneens onder een. druk van 3,7 ata .• Het water wordt van. 20°C tot 140°C opgewarmd en.

gelei.d in de bovengenoemde s:toomdom.

Op deze wijze: wordt de reactor als het ware als~ La Mont

ketel gebruikt. De warmte-overdrachtscoëfficiënt van het gefluidis:eer­

de bed naar de wand van de koelbuizen. werd uit de volgende

formule berekend (16):

Nu - = 0 5' Re '

Reynolds betrokken op het katalysator-deeltje.

Gegeven. hierbij is, dat; Pr = 0,74 ~ -

Uit deze gegevens volgt 0/... = 230 Wim. sec. oe.

De reactor kan in vloeistaal worden. uitgevoerd.

vrarmte-wisselaar reactiegasse.n.

De reactiegassen worden gekoeld van 400° - 120°0 ;in een

z.g.n. La Mon.t ketel. Hie~rin wordt stoom geproduceerd!. van -3,7 ata (1400 C).·In de verdam.pingssectie stroomt water van

v<.}; 140°0 door verticale hu:j.zen (}6 38 mm). . , t" De buizen zijn opgesteld in 9 bundels parallel. Iedere

~J~ b~del bestaat uit: drie secties:, en. iedere s'ectie uit 23 '\ plJpen.

/' 'In het, voorwarmgedeel t,e wordt water van 20°0 tot: 140°0

/' onder 3,7 ata. opgewarmd. Het wateF' stroomt door horizon.tale ~uJI,."..l\ buizen (50 25 mm). De buizen zijn. opgesteld in. 6, bundels pa-~1I'v- rallel. Iedere bundel bevat drie s:ecties en ie€liere sectie

bevat 60 horiz:ontale pijpen. hoven elkaar.

Gas:fil ters.

Het filtrerend medium bestaat uit poreuze stenen, die

om een centrale buis: met gaten. er in p81ss:en. Door deze buis

verlaten de gassen het apparaat weer.

o

o

21

Cycloon.

De gas sne;lhe id' ih, de inlaat bedraagt 20 - 25 mi sec. De cycloon kan uitgevoerd worden in vloeis;taal.

Absorptie-kolom.

De kolom is geheel gevuld met Raschig-ringen van 50 mmo ---St.rippe:r-. '

In de warmtewisselaar stroomt, de, op te warmen voeding

van de s'tripper door horizontale: buizen ($6 25 mm) in. 1 pass' met 191 buiz.en. De stripper is tot:aal gevuld 'met Ras:chig

ringen (50 mm). De condensor bLeeft :fulorizont:ale buizen. (~ 25

mm) in 7 passes! met 36 buizen per pass. De koeler heeft even

eens horizontale buizen ($6 = 25 mm) in 1 pass; van 93 buizen.

Destillatie-kolom 1.

De kolom heeft· een lengte van 9,5 m..,en een diameter

van 0,45 m en is geheel. gevuld mèt Ras'chig ringen van. 25 mm. De condensor waarin met water wordt gekoeld bevat hori­

zontale buizen (0 12 mm) in 5 passes met 20 buizen per pass:.

De pijpverdamper hevat 46 verticale buizen (~ 25 mm).

Destillatie-kolom 2.

Deze kolom. heeft een lengte van 11,5 m en een diameter

van 0,77'5 m en is eveneens gevuld met; Raschig ringen (0 25

mm) .

De condensor waarin eveneens: met. water gekoeld wordt

bevat horizontale buizen in 10 passes met 14 buizen per pass.

De koeler die het product koelt van 70 - 20oCbeva.t 76 horizontale bu,izen (~ 12: mm).

De pijpverdamper hevat 100' verticale buizen. (~ 25 mm).

Destillatie-kolom 3.

De kolom heeft een lengte van 12 m en een diame~er van

1 ,30 m en is geheel gevuld met Raschig ringe;n (0 25 mm).

De condensor waari,n met water wordt gekoeld. bevat hori­

zontale pijpen in 7 passes met 36'buizen (~ 25 mm) per pass.

De pijpverdampeF' bevat 245 verticale pijpen (~ 25 mm).

o

Alle vloeistofpomperu zijn centrifugaalpompen, behalve de

voedingspomp voor het koelwater van de La. Mont kete.l ter

koeling, van. de reactiegassen en de voedingspomp voor de

tweede destillatiekolom.

8. Fysische constanten.

Acrylonitril:

dichtheid bij 20°0 : 0,8086 • 103 kg/m3 .

kookpunt bij 760 mm Hg, : 77,80 C. d~mpspanning bij 20°C : 83 mm Hg.

oplosbaarheid in water bij 20°C : 7,3 %g,ew.

oplosbaarheid van water in acrylonitril bij 2:0°0 : 3,2 %gew.

verd~mPingswarmte = 5,62 • 105' J /kg.

Cp in gasfase bij 25°C = 1,6 • 103 J /kg. oe. (aangenomen)

Cp bij 450°0 : ~ 2,0 • 103\ J/kg. °0. (aangenomen)

Cp :j.n vloeistoffase bij 25°C: 2,10 . 103 J/kg.oO.

Exp~osiegrenzen mei; lucht· in. vol.% : boven 3,,05 en onGller

17,0 % acryloni tril e:xplosiegevaar.

Propeen:

dichtheid hij 273 0 K : 1,937 kg/m3. oplosbaarheid in w.ater bij 20°C in 100 cc water : 44,6, cc gas.

Op bij 25°C: 1,52 103 J/kg.

Op bij 100°C 1,80 103 J/kg.

Cp bij 450°C: 2,88 103 J/kg.

dichtheid bij 273 0 K . 0, Tt kg/m3 . . Cp bij 25°C 0 2,11 103. J/kg. oe. 0

Oh·· 100°C 0 2,26, 3/. ° Pi lJ 0 10 J kg. a. Cp bij 450°0 . 2,77 103: J/kg.oC. .

dichtheid bij 273 0 K 3 0 1,43 kg/m • 0

Cp bij 25 0 0 0 0,91 103 J/kg. oe. 0

C b·· 100°0 : 0,935 103 J/kg,o °C. P lJ

Cp b:ij 450°C 0 1 ,14 103; J /kg. oe. 0

o

o

Literatuur.

1. C .Monreau, Ann. Chimie" 1, 2, 187 (1894).

2: 0 W. H. Fai th, D. B. Keye S', Industrial Chemicals 42 (1957).

3. A.J.Wei"th jr. Chem.Eng.News, 31 (1953;), 276\3. 4. Anon. Chem.Eng.News, 38 (1960) 18 jan. 5. U.S!.patent 2.451.485.

6.

7. 8.

9. 10.

D.Brundrit, W.Hunter, H.I.O.S. Final Report no 1057.

Chem.Eng.N'ews, 38, nr. 26 (19'60), 52. mom. Erdöl und Kohle, 13, (1960) 343. James: D.ldol Jr., U.S.patent. 2.904.580 (1959).

Chem.Eng.Progress, 56, 10 (1960), F.Vaetch, J.L.Calla-han, J.D.Idol Jr.

11. F.J.BellEinger, U.S.patent 2.6,91.037 (1954). ( oxid. van acrol. ~ prop. )

1 2 . Che:m. Eng • 4 se pt • (1 96;1 ), 62: •

13,. N'.C.RobeFtson, U.S.paten.t 2.807.573 (1957).

14. D.W.van Krevelen, H.R.G.Chermin, Chem.Eng.Science l, 66 (1951).

15. S.M.Walas, Reaction Kinetics for Chem.Eng. (1954).

, 16. Ze~z and Othmer, Fluidization and fluid-partiele systems.

11. P.Kurz, Liebigs: Ann.Chimie, 5:72 (195!1), 2:3.

18.

19. 20.

K.Sennenwald, K.N.Steil, Chem.Ing.Techn. 30, 440-6

( 1958) • Chem. Eng. News, , 39, 16,52 (1961).

Chem. Eng. News , 37, 12, 22 (1959).

o ....

".

o o

...

'"

o -

co-. ~

"

\0 ~::r

.. CH3CN 18.